Filtro Passa Baixa?
Filtro passa baixa, você acabou de encontrar artigo definitivo sobre o tema.
Com a leitura do mesmo você aprenderá:
- O que é o filtro passa baixa;
- O que é a filtragem de imagens;
- Quais os diferentes tipos de filtragem existentes e;
- Materiais de estudos para você utilizar.
Prossiga a leitura com máxima atenção, pois o conteúdo é ouro puro.
Filtro passa baixa
Fonte: https://www.ic.unicamp.br/~helio/disciplinas/MC920/aula_dominio_frequencia.pdf
No processamento digital de imagens, dependendo das características que devem ser ressaltadas, uma série de técnicas podem ser utilizadas.
Uma destas técnicas é o filtro passa baixa. Para entendermos o mesmo, precisamos primeiramente entender o que é a filtragem de imagens.
No caso, a produção deste artigo nada mais é do que uma adaptação de parte do conteúdo do capítulo 11 do livro “Introdução ao Processamento de Imagens de Sensoriamento Remoto“.
Todos os créditos devem ir para os autores do mesmo.
O que é a filtragem de imagens
Fonte da imagem: https://treinamentomaratona.wordpress.com/2016/06/08/aula-1-problema-filtragem-de-imagens/
Em qualquer imagem sempre é observado uma forte interdependência da vizinhança espacial dos valores dos pixels, porque os alvos na natureza tendem a mostrar uma homogeneidade dentro de certos espaços.
Essa interdependência pode ser utilizada para realçar de forma seletiva detalhes geométricos da imagem, como as bruscas mudanças ou bordas entre áreas aparentemente homogêneas, que na realidade se configuram como limites.
Mas também observamos nas imagens a presença de feições que marcam, por assim dizer, o rompimento desta interdependência, e que não parecem estar associadas a limites ou bordas de áreas, e que neste caso são identificadas como ruídos.
As técnicas de processamento que atuam no sentido de realçar as bordas ou limites e de reduzir a presença dos ruídos, são denominadas de filtragens.
Filtro passa baixa – Os diferentes tipos de filtragem de imagens existentes
Existe a filtragem no domínio espacial e a filtragem no domínio da frequência que usa o conteúdo do espaço global da imagem.
No caso da filtragem no domínio espacial, existem 3 tipos de filtros:
- Filtro passa baixa: filtro que ressalta as estruturas maiores na imagem;
- Filtro passa alta: filtro que ressalta as estruturas de detalhe na imagem e;
- Filtro banda passante: ressalta parte das maiores e menores estruturas da imagem.
O que é um filtro passa baixa
Um filtro passa baixa preserva os componentes de baixa frequência da imagem à custa de reduzir os de alta frequência.
Os filtros passa baixa são filtros de suavização porque atenuam as regiões de bordas e detalhes finos da imagem, como ruídos, que correspondem aos componentes de alta frequência.
Dentre as técnicas mais conhecidas de suavização estão os filtros de imagem de média e da mediana.
Filtro Passa Baixa de Média
Os filtros passa baixa de média devem conter os mesmos pesos, com valores positivos 1 para cada elemento kernel.
Multiplicando-se os pesos da máscara pelos pixels da imagem e dividindo o resultado pelo total do número dos pixels da máscara, o valor do pixel central da imagem é substituído pela média dos valores dos pixels vizinhos sob a janela.
Por isso é um filtro de média.
O efeito de se usar um filtro passa baixa de média é reduzir a variabilidade dos níveis de cinza da imagem e suavizar o seu contraste. Os pixels de valores maiores que os seus vizinhos são reduzidos, de modo que os detalhes locais são perdidos.
O produto é uma imagem de aparência um pouco desfocada. Matematicamente, o filtro passa baixa de média é escrito na forma:
Pela razão dos filtros passa baixa reduzirem as altas frequências de brilho de uma imagem, eles são usados para remover ruídos, e consequentemente, uniformizam os valores de brilho da imagem.
Isso porque, se geralmente os componentes de baixa frequência representam as características da reflectância dos objetos ou materiais, os ruídos aleatórios, por serem pixels com valores espúrios, representam as altas frequências.
Nesse caso, os filtros passa baixa têm como importante aplicabilidade ser um filtro para supressão de ruídos presentes na imagem. Em contrapartida é uma técnica que facilita a interpretação da imagem, quando o interesse do intérprete é identificar os padrões gerais dos níveis de cinza e não os
seus detalhes, sem se incomodar com a perda de contraste de bordas.
Aumentando-se o tamanho da janela o filtro passa baixa de média aumenta ainda mais o efeito de suavização da imagem, tornando-a com aparência mais desfocada.
Como o tamanho do filtro está positivamente relacionado à suavização e à resolução espacial da imagem, filtros maiores do que 9 x 9 não são usados com frequência.
As figuras abaixo mostram, respectivamente, exemplos de máscaras de filtro passa baixa e o efeito de sua aplicação nas imagens. Observe que o resultado obtido é de uma imagem com aparência desfocada, porque os detalhes (altas frequências) são atenuados.
Filtro passa baixa – Filtro de Mediana
Uma alternativa para minimizar um pouco a aparência borrada da imagem pelo filtro da média é usar o filtro de mediana.
O valor mediano de um conjunto de pixels na vizinhança do pixel central é de tal forma que metade dos valores é menor que a mediana e a outra metade é maior.
Tomando-se como exemplo um conjunto de pixels na imagem de dimensão 3 x 3, com os valores [11, 9, 12, 32, 13, 14, 8, 10, 9], para encontrar o valor mediano deve-se primeiro ranquear esses valores em ordem ascendente de magnitude.
No exemplo, a ordem seria [8, 9, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 32] com o valor mediano 11, que então substitui o valor do pixel central da imagem.
A média é 13,11, arredondada para 13, é maior do que seis dos valores, indicando ter a influência do valor 32, o qual pode representar um pixel ruidoso na
imagem.
Este valor extremo é eliminado pelo filtro da mediana e as bordas são mais preservadas do que com o filtro de média. Há, assim, duas razões para a escolha da mediana e não da média.
- A mediana do conjunto de pixels é sempre igual a um dos valores presentes no conjunto de pixels.
- A mediana é menos sensível a pixels de valores extremos.
O filtro de mediana é bastante eficiente em imagens de radar para suprimir um tipo muito comum de ruído que estas imagens apresentam, chamado de speckle (ruído sal e pimenta). Um exemplo da aplicação do filtro da mediana é mostrado na figura abaixo.
Material de estudos sobre filtragem de imagens
No caso, conforme informei anteriormente, este artigo se baseou no capítulo 11 do livro “Introdução ao Processamento de Imagens de Sensoriamento Remoto“.
O mesmo pode ser baixado gratuitamente a partir deste link.
Crosta, A.P. também produziu um material muito bom a respeito. Segue o mesmo:
É isso por este artigo. Gratidão por você ter lido o mesmo. 🙏
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